Orientador: Amilton Amorim / Coorientador: Milton Hirokazu Shimabukuro / Banca: Nilton Nobuhiro Imai / Banca: Messias Meneguette Júnior / Banca: Jugurta Lisboa Filho / Banca: Jurgen W. Philips / Resumo: Existe uma preocupação global com relação às necessidades do cadastro, entre elas, o Cadastro 3D. Nesta tese são apresentadas algumas definições envolvendo o Cadastro Territorial Multifinalitário, com ênfase no armazenamento de parcelas 3D, e um de seus pilares fundamentais que é o banco de dados geográficos. O armazenamento e a recuperação de dados são etapas fundamentais para o cadastro, e com a necessidade de manipular estruturas complexas como a sobreposição de imóveis (públicos ou privados), cabos e dutos subterrâneos, comparece a preocupação com a forma de armazenamento, tanto geométrico como suas relações topológicas. Neste contexto, são utilizados métodos de modelagem de dados para auxiliar o desenvolvimento do banco de dados geográfico e, entre eles, estão a Estrutura Formal de Dados 3D, a Rede de Tetraedros, o Modelo Espacial Simplificado e a Representação por Bordas (B-Rep), a qual foi utilizada neste artigo. O método B-Rep é utilizado para representar a superfície de objetos sólidos. A partir deste método, desenvolveu-se uma modelagem para o Banco de Dados PostgreSQL e sua extensão espacial PostGIS, objetivando armazenar e recuperar objetos cadastrais volumétricos. Observou-se o potencial do modelo B-Rep na representação dos objetos envolvidos no Cadastro 3D, o qual já é utilizado em áreas afins para dados 3D. Através dos experimentos foi possível comprovar a identificação inequívoca da parcela, do imóvel, da quadra e do setor, com sua geométrica tridimensional, respectivamente. Esses resultados viabilizam a integração entre o registro e o cadastro de parcelas tridimensionais. / Abstract: There is a global concern about the needs of land record, including the 3D cadastre. This thesis presents some definitions of the Multipurpose Cadastre focusing on 3D volumetric storage parcels, and one of its fundamental pillars that is the geographic database. The storage and retrieval of data are fundamental steps to the Multipurpose Cadastre, and which the necessity of cadastre manipulate complex structures such as overlapping property (public or private), underground cables and pipelines, appears to concern the storage form, both as geometric their topological relations. In this context, models are used to represent data to assist the development of geographic database and, between them, are the Formal Structure of 3D data, the Tetrahedrons Network, a Simplified Model Space and Representation by Borders, which was used this article. The B-Rep method is used to represent the solid object surface. From this method, a modeling for the Geographic Data Base PostgreSQL was developed and its space extension PostGIS, with goal of to store and to recoup volumetric cadastral objects. The potential of the B-Rep model was observed in the representation of 3D objects cadastral, which already was used in similar areas for representations 3D data. Through the experiments it was possible to prove the unequivocal identification of the parcel of property, the court and the industry, with its three-dimensional geometry, respectively. These results enable the integration between the recording and registration of three-dimensional plots. / Doutor

Orientador: Edmur Azevedo Pugliesi / Coorientador: Mônica Modesta Santos Decanini / Banca: Claudia Robbi Sluter / Banca: Sergio Sheiji Fukusima / Resumo: Os Sistemas de Navegação e Guia de Rota em Automóvel (SINGRA) têm disponibilizado mapas 3D com símbolos de marcos, os quais são representados em diferentes níveis iconicidade, ou seja, símbolos com diferentes níveis de similaridade com os objetos do mundo real. Os marcos são considerados elementos-chave na estruturação da informação espacial no desenvolvimento de mapas cognitivos. Pesquisas indicam que a avaliação da satisfação é uma das medidas utilizadas para determinar a usabilidade de sistemas. Este trabalho de pesquisa investiga a preferência de um grupo de motoristas por mapas 3D de SINGRA com ou sem símbolos miméticos de marcos, em diferentes níveis de similaridade com seus referentes. Trinta motoristas (15 homens e 15 mulheres) experientes com o uso de SINGRA participaram do teste. Algumas representações cartográficas dinâmicas de um sistema de navegação comercial foram usadas por meio de simulações em um monitor de pequeno formato. Os resultados indicam que a maioria dos motoristas prefere mapas 3D com símbolos miméticos de marcos representados com alto nível de mimetismo, quando comparado aos mapas sem os marcos correspondentes... / Abstract: In-Vehicle Route Guidance and Navigation Systems (RGNS) have offered 3D maps with mimetic symbols for landmarks which are represented in different levels of iconicity, i.e., symbols with different levels of similarity with objects of the real world. Landmarks are considered key elements in the structuring of spatial information to build cognitive maps. Researchers have pointed out that satisfaction is one of the fundamental measures to determine system usability. This research work investigates the driver preference for 3D maps with mimetic landmarks having different levels of iconicity and 3D maps without the same kind of symbols, in the context of RGNS. Thirty drivers (15 males and 15 females), experienced in the use of RGNS, participated in this experiment. Some dynamic cartographic representations of a commercial system were used through simulations in a medium navigation display. Results indicate the majority of drivers prefer 3D maps with mimetic landmarks which were represented in a high level of similarity with their referent when compared to the maps that did not presented the same landmarks... / Mestre

O uso de assentos personalizados para cadeiras de rodas é recomendado para a prevenção de deformidades posturais, lesões cutâneas e limitação funcional de pessoas com deficiência. Esses assentos buscam aumentar a área de contato, diminuindo os picos de pressão sobre a pele e a deformação de tecidos profundos. Dado que cada usuário possui uma estrutura óssea particular, propõe-se desenvolver um processo de personalização desde a captura da geometria do paciente até a fabricação de um produto final. O método proposto ocorre através de Digitalização Tridimensional, utilização de sistemas de CAD/CAM para a reconstrução digital da geometria do usuário e posterior Usinagem CNC diretamente de espumas flexíveis de poliuretano. A metodologia aplicada partiu da análise dos processos de digitalização tridimensional, avaliando precisão, tempos e custos. Foram avaliados os métodos de Digitalização a Laser por Holografia Conoscópica, Digitalização a Laser por Triangulação, Digitalização com Luz Branca (Luz Estruturada), Digitalização Baseada em Fotografia e Digitalização por Contato. Analisaram-se espumas flexíveis de poliuretano de densidades 20 a 60 kg/m³, aprofundando o estudo na de 50kg/m³. Foram realizados ensaios de usinabilidade e determinados parâmetros de corte para as espumas. Após, usinaram-se protótipos e realizaram-se estudos de caso, com o acompanhamento de profissionais da saúde, utilizando as técnicas de mapeamento de pressão e termografia. Os resultados permitiram maior entendimento do comportamento das espumas flexíveis de poliuretano, bem como indicaram a viabilidade de sua usinagem CNC por meio de equipamentos e ferramentas convencionais. Puderam também ser observadas características específicas da digitalização de assentos, sugerindo a necessidade do uso de moldes de gesso para adequação postural do usuário. Tais moldes foram avaliados, apresentando variações de 3 a 4mm, devido ao processo manual. Os desvios ocorridos durante o processo de secagem, estabilizados em 24h, apresentaram a mesma ordem de grandeza. Os processos de digitalização tridimensional apresentaram precisões desde menores que 0,2 até cerca de 1mm, sendo que a usinagem CNC também correspondeu a este patamar. Foram recomendadas diretrizes para o fresamento das espumas flexíveis de poliuretano, as quais apresentaram comportamento contrário aos clássicos materiais de usinagem, de maior dureza. Sugere-se o uso de altas rotações (18000 a 24000 rpm), velocidades de avanço na ordem de 2000mm/min, com grandes profundidades de corte e grandes penetrações de trabalho. Os estudos de caso permitiram otimizar e validar o processo, gerando também diretrizes para a moldagem em gesso, visto que os assentos produzidos são cópias da geometria dos moldes. As análises termográficas ficaram em consonância com os ensaios de mapeamento de pressão, demonstrando a eficiência dos assentos personalizados. Tais assentos mostraram distribuir mais homogeneamente tanto a pressão quanto a temperatura, sugerindo menores riscos de lesão de pele para os usuários de cadeira de rodas. Espera-se que o processo proposto oportunize o tratamento de alto nível para pessoas com deficiência e que os assentos personalizados possam de fato levar ao usuário final a adequação postural, bem como o aumento do conforto e da qualidade de vida. / The use of custom seating for wheelchairs is recommended for prevention of postural deformities, skin lesions and functional limitations of people with disabilities. These seats intend to increase the contact area, reducing both the pressure peak on skin and the deep tissues deformation. Since each user has a particular bone structure, it is proposed the development of a customization process from the capture of patient geometry to the manufacture of a final product. The suggested method occurs through the three-dimensional scanning, the use of CAD/CAM systems for the digital reconstruction of user's geometry and later the CNC machining directly on flexible polyurethane foams. The applied methodology was based on the analysis of three-dimensional scanning processes, evaluating time, accuracy and costs. Methods of Laser Scanning by Conoscopic Holography, Laser Scanning by Triangulation, White Light Scanning (Structured Light), Photo-Based Scanning and Scanning by Contact were evaluated. Flexible polyurethane foams of densities from 20 to 60 were analyzed, making a profound study of the 50kg/m³ one. Machinability tests were performed and cutting parameters for foams were determined. Thereafter, prototypes were machined and case studies were accomplished, with health professionals assistance, using techniques of pressure and thermography mapping. Obtained results allowed a greater understanding of flexible polyurethane foams behavior and indicated the viability of its CNC machining by using conventional equipment and tools. Specific features of seats scanning could also be observed, suggesting the need of using plaster molds for the adjustment of user posture. These molds were evaluated, showing variations from 3 to 4 mm, due to the manual process. Occurred deviations during the drying process, which were stabilized in 24 hours, showed the same order of magnitude. Three-dimensional scanning processes showed accuracies from less than 0.2 to about 1 mm, and CNC also corresponded to this level. Some guidelines for flexible polyurethane foams milling, which behaved contrary to classical materials (tougher) machining, were recommended. The use of high spindle speeds (18000 - 24000) is suggested, feed rates in order of 2000 mm/min, as well as high depths of cut. Case studies allowed to optimize and validate the process, generating also plaster molding guidelines, since produced seats are copies of molds geometry. Thermographic analyses were consistent with the pressure mapping tests, demonstrating indeed that custom seats increase the contact area with the user. Such seats showed evenly distribute both pressure and temperature, suggesting lower risks of skin injury for wheelchair users. It is expected that the proposed process offers a high-level treatment for people with disabilities and that custom seats can actually lead an appropriate posture to the end user, as well as increase comfort and quality of life.

Tese (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Mecânica, 2014. / Submitted by Jaqueline Ferreira de Souza (jaquefs.braz@gmail.com) on 2014-11-20T13:50:20Z No. of bitstreams: 1 2014_GerardoAntonioIdroboPizo.pdf: 6784604 bytes, checksum: 2ee3508e39bb9d91e5949040ad7fae12 (MD5) / Approved for entry into archive by Patrícia Nunes da Silva(patricia@bce.unb.br) on 2014-11-26T11:03:55Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2014_GerardoAntonioIdroboPizo.pdf: 6784604 bytes, checksum: 2ee3508e39bb9d91e5949040ad7fae12 (MD5) / Made available in DSpace on 2014-11-26T11:03:55Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2014_GerardoAntonioIdroboPizo.pdf: 6784604 bytes, checksum: 2ee3508e39bb9d91e5949040ad7fae12 (MD5) / O processo de Reconstrução 3D de objetos a partir de imagens de profundidade compreende três fases: a) aquisição, na qual a superfície do objeto é digitalizada a partir de vários pontos de vista, gerando um conjunto de imagens de profundidade; b) registro, no qual uma transformação rígida M deve ser estimada para posicionar as imagens, par a par, em um único referencial; e c) combinação ou “matching”, na qual redundâncias entre vistas registradas são tratadas para construir um modelo 3D completo único. Na etapa de registro distinguem-se ainda duas etapas: pré-alinhamento e alinhamento fino. Na primeira, uma aproximação inicial de registro é estimada através da extração de pontos característicos correspondentes de duas imagens que ocupem a mesma posição no espaço do objeto e do cálculo de uma transformação rígida de forma que a distância quadrática entre os pares de pontos característicos correspondentes seja minimizada. Na segunda etapa, iterações são aplicadas sobre a transformação obtida para que os erros de alinhamento sejam minimizados. A fase de alinhamento fino é um problema resolvido, muito diferente da etapa de pré-alinhamento, cujo problema é o desconhecimento da correspondência entre as regiões de sobreposição; por tal motivo, a solução mais usual é escolher pontos que tenham alguma característica que os distingam do resto. Nesta tese propôs-se uma metodologia que está baseada na segmentação/reconstrução de imagens de profundidade fazendo uso da técnica de detecção de bordas aliada à técnica de agrupamento usando dizimação de malhas. A partir das bordas propõe-se um descritor de propriedades invariantes sob transformações de similaridade que incluem transformações de rotação, translação e escala uniforme como também robusto a ruído. Através do descritor proposto, são extraídos pontos correspondentes de ambas as imagens, e gera-se como valor de saída uma assinatura que se relaciona diretamente ao ponto considerando a disposição geométrica de sua vizinhança. A assinatura resultante atribui um rótulo ao ponto na imagem de profundidade, o que permite que, no processo de busca, seja aumentada a eficiência de correspondências, facilitando a identificação de possíveis zonas de sobreposição e reduzindo a ambiguidade no processo de busca. Odescritor foi avaliado com diferentes imagens e seus resultados foram comparados com os de outros autores com as mesmas imagens. Para verificar a validade das transformações candidatas, cada uma delas passa por um alinhamento fino, em que se avalia os erros de ajuste entre as duas imagens de profundidade através do algoritmo ICP (iterative closest point). A transformação que alinha o maior número de pontos é considerada a solução. Destaca-se que a principal contribuição deste trabalho é o desenvolvimento de uma técnica de pré-alinhamento e de sua integração com uma técnica de alinhamento fino, definindo de forma geral uma metodologia completa para registro e reconstrução de modelos tridimensionais de superfícies que tenham variação de curvatura suave em uma vizinhança, a partir de curvas de contorno 3D de variações geométricas nesta superfície. _______________________________________________________________________________ ABSTRACT / The process of reconstruction of 3D objects from range images consists of three steps: a) acquisition, in which the surface of the object is scanned from various points of view, generating n depth images; b) registration, in which a rigid transformation M must be estimated to locate images, pair by pair, in a single framework; c) matching, in which redundancies between registered views are processed to construct a single complete 3D model. Registration is further distinguished in two stages: pre-alignment and fine alignment. First, an initial approximation of the register is estimated by extracting the corresponding feature points from the two images that occupy the same position in the object space and the computation of a rigid transformation M so that the squared distance between pairs of corresponding feature points is minimized. In the second step, iterations are applied to the transformation obtained for alignment errors to be minimized. The fine alignment stage is a solved problem, very differently from the pre-alignment step, whose problem is the lack of correspondence between the overlap regions; therefore, the most common solution is to choose points that have some characteristics that distinguish them from the rest. This thesis proposes a methodology that is based on segmentation / reconstruction of depth images making use of an edge detection technique combined with a clustering technique using mesh decimation edges. From the edges it is proposed a descriptor which is invariant to similarity transformations including rotation, translation and uniform scale as also robust to noise. Through the proposed descriptor, n corresponding points from the two images are extracted, and a signature value is generated as output that is related directly to the point considering the geometrical distribution of its neighborhood. The resulting signature assigns a label to the point in the depth image, which allows that in the search process the efficiency of the correspondences is increased, facilitating the identification of possible areas of overlapping and reducing the ambiguity in the search process. The descriptor was evaluated with different images and their results were compared with those of other authors that used the same images. To verify the validity of the candidate transformations, each of which passes through a fine alignment, in which the fitting errors are evaluated between the two depth images by the ICP (iterative closest point) algorithm. The transformation that aligns the largest number of points is considered the solution. It is noteworthy that the main contribution of this work is the development of a technique for pre-alignment and its integration with a fine alignment technique, defining a complete methodology for registration and reconstruction of three-dimensional surface models, with smooth curvature variation in a neighborhood, from the curves of 3D contours. _______________________________________________________________________________ RESUMEN / El proceso de Reconstrucción 3D de objetos a partir de imágenes de profundidad comprende tres fases: a) adquisición, en la cual la superficie del objeto es digitalizada a partir de varios puntos de vista, generando un conjunto de imágenes de profundidad. b) registro, en la cual una transformación rígida M debe ser estimada para posicionar las imágenes, par a par, en un único marco referencial. c) combinación o “matching”, en la cual redundancias entre vistas registradas son tratadas para construir un modelo 3D completo único. En la etapa de registro se distinguen dos etapas: pre-alineamiento y alineamiento fino. En la primera, una aproximación inicial de registro es estimada a través da extracción de puntos característicos correspondientes en las dos imágenes, que ocupen la misma posición en el espacio del objeto y el cálculo de una transformación rígida M de forma que la distancia cuadrada entre los pares de puntos característicos correspondientes sea minimizada. En la segunda etapa, iteraciones son aplicadas sobre la transformación obtenida para que los errores de alineamiento sean minimizados. La fase de alineamiento fino es un problema resuelto, muy diferente a la etapa de pre-alineamiento, cuyo problema es el desconocimiento de la correspondencia entre las regiones de sobre posición; por tal motivo, la solución más usual es escoger puntos que tengan alguna característica que los distingan del resto. La fase de alineamiento fino es un problema resuelto, muy diferente a la etapa de pre-alineamiento, cuyo problema es el desconocimiento de la correspondencia entre las regiones de sobre posición; por tal motivo, la solución más usual es escoger puntos que tengan alguna característica que los distingan del resto. La propuesta deste trabajo es contribuir en la búsqueda de una solución más eficaz, tratando de superar inconvenientes que hacen que otros métodos fallen. En esta tesis se plantea una metodología que está basada en la segmentación/reconstrucción de imágenes de profundidad, utilizando la técnica de detección de bordas aliada a la técnica de agrupamiento de mallas. A partir de las bordas se propuso un descriptor de propiedades invariantes sobre transformaciones de semejanza que incluye transformaciones de rotación, translación y escala uniforme como también robusto al ruido. A través del descriptor propuesto, son extraídos puntos correspondientes de las dos imágenes, generando como valor de salida un código que lo relaciona directamente al punto considerando la disposición geométrica de su vecindad. El código resultante atribuye una etiqueta al punto de la imagen de profundidad, lo que permite que en el proceso de búsqueda, sea aumentada la eficiencia de correspondencias, facilitando la identificación de posibles zonas de superposición y reduciendo la ambigüedad en el proceso de búsqueda. El descriptor fue evaluado con diferentes imágenes y sus resultados fueron comparados con los resultados de otros autores usando las mismas imágenes. Para verificar la validad de las transformaciones candidatas, cada una de ellas pasó por un alineamiento fino, en que se evalúa los errores de ajuste entre las dos imágenes de profundidad a través del algoritmo ICP (iterative closest point). La transformación que alinee el mayor número de puntos es considerada la solución. Se destaca que la principal contribución deste trabajo es el desenvolvimiento de una técnica de pre-alineamiento y su integración con una técnica de alineamiento fino, definiendo de forma general una metodología completa para el registro y reconstrucción de modelos tridimensionales de superficies, con variación de curvatura suave en una vecindad, a partir de curvas de contornos 3D de variaciones geométricas en esta superfície.

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Instituto de Artes, Departamento de Artes Visuais, 2014. / Submitted by Ana Cristina Barbosa da Silva (annabds@hotmail.com) on 2014-12-09T17:23:44Z No. of bitstreams: 1 2014_MarcioHofmannMota.pdf: 4243832 bytes, checksum: 3c22414f070ab40296c74da9d270271d (MD5) / Approved for entry into archive by Raquel Viana(raquelviana@bce.unb.br) on 2014-12-09T18:41:49Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2014_MarcioHofmannMota.pdf: 4243832 bytes, checksum: 3c22414f070ab40296c74da9d270271d (MD5) / Made available in DSpace on 2014-12-09T18:41:49Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2014_MarcioHofmannMota.pdf: 4243832 bytes, checksum: 3c22414f070ab40296c74da9d270271d (MD5) / Este trabalho tem como objetivo teórico se debruçar sobre o campo da projeção mapeada, criando uma introdução panorâmica sobre o tema. Nesse processo traçamos um caminho histórico revisitando dispositivos imagéticos, que ao longo do tempo problematizaram o campo da imagem em movimento, passando por eventos dos chamados pré-cinemas até obras das vanguardas das décadas de 1960/1970, que alimentaram nesse período o campo do cinema expandido (Youngblood). Tratamos também de fatores inerentes ao campo da projeção luminosa, investigando os índices de espaço-tempo e o da luz como imagem projetada, pontuados aqui como pilares do universo do video mapping. Para concretizar nosso panorama, fazemos a análise de obras contemporâneas diretamente ligadas ao uso do mapeamento projetivo. Nesse processo, dividimos metodologicamente o campo em três categorias: video mapping arquitetônico, body mapping e mapping em instalações. No último capítulo, dissertamos sobre a parte prática da pesquisa, na qual relatamos o processo de desenvolvimento da série autoral Objetos de Estimação, em que desenvolvemos projeções mapeadas sobre bonecos de gesso adquiridos em lojas de artesanato. ____________________________________________________________________________________ ABSTRACT / This paper has the theoretical aim to look into the field of projection mapping, creating a panoramic introduction to the topic. In this process we make a historical journey revisiting pictorial devices that over time have problematized the field of moving image, through events called pre-cinema works, until the vanguards of the decades of 1960/1970, which during this period nourished the field of expanded cinema (Youngblood). Inherent factors to the field of light projection are also explored, investigating the indicative of space-time and light as projected image, that are established here as pillars of video mapping‟s universe. In order to determine our panorama, we make the analysis of contemporary works directly related to the use of projective mapping. In this process, the methodological field is divided into three categories: architectural video mapping, body mapping and installations mapping. In the last chapter, we dissert about the practical part of the research, in which we report the development process of authorial series named Pet Objects, in which we develop mapped projection on plaster dolls purchased at craft stores.

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Mecânica, 2009. / Submitted by Raquel Viana (tempestade_b@hotmail.com) on 2010-03-23T20:09:25Z No. of bitstreams: 1 2009_GeradoAntonioIdroboPizo.pdf: 10118190 bytes, checksum: 336d0d43d520d843c12f6c62361f9d00 (MD5) / Approved for entry into archive by Lucila Saraiva(lucilasaraiva1@gmail.com) on 2010-05-18T03:17:58Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2009_GeradoAntonioIdroboPizo.pdf: 10118190 bytes, checksum: 336d0d43d520d843c12f6c62361f9d00 (MD5) / Made available in DSpace on 2010-05-18T03:17:58Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2009_GeradoAntonioIdroboPizo.pdf: 10118190 bytes, checksum: 336d0d43d520d843c12f6c62361f9d00 (MD5) Previous issue date: 2009 / A reconstrução tridimensional é uma tarefa não trivial que em geral envolve cinco etapas: aquisição, registro, integração, segmentação e ajuste, sendo esta última etapa a que proporciona o modelo computacional do objeto representado (Yvart et al., 2005). Definir a qualidade de uma representação tridimensional do objeto é uma tarefa complexa quando não são conhecidas as relações de conectividade entre os pontos que compõem a amostra e, principalmente, quando a nuvem de pontos está contaminada com interferências desconhecidas que estão sujeitas de modo inerente no processo de aquisição. Essas interferências podem ser eliminadas ou atenuadas através do processo de filtragem. O principal objetivo da filtragem de sinais é melhorar a qualidade do sinal de acordo com um determinado critério de desempenho (Muller, 1992). O presente trabalho aborda o tratamento de ruídos através de filtros adaptativos. Muitas dessas interferências que são encontradas em nuvens de pontos mudam em cada processo de aquisição e não podem atenuar-se com sucesso através de filtros digitais convencionais, passa-baixas, passa-altas ou passa-faixas (Manolakis et al., 2000). Esta dissertação aborda a combinação de duas técnicas para modelar superfícies de objetos 3D: a reconstrução de superfícies por malhas triangulares e por funções paramétricas - NURBS (Non-Uniform Rational B-Splines) (Farin, 2001; Anderson & Crawford-Hines, 2000; Roth & Boulanger, 1998). Do mesmo modo são também descritos o ajuste dos entalhes paramétricos através do método iteração cíclica de Newton a fim de minimizar a distância entre a malha estruturada e os entalhes paramétricos (Elsäesser, 1998). Igualmente se descreve a avaliação de condições de fronteira para a suavização de funções paramétricas sobre toda a superfície (Hoppe et al., 1992). Essas técnicas transformam-se conjuntamente em uma ferramenta computacional de propósito específico para a construção de superfícies através da nuvem de pontos. O desempenho do método aplicado foi avaliado em função da precisão de ajuste obtida e comparado metrologicamente com um sistema padrão, o que permitiu mostrar através do experimento que o software final serve como um instrumento de medição. _________________________________________________________________________________________ ABSTRACT / The three-dimensional reconstruction is a nontrivial task that usually involves five steps: acquisition, registration, integration, segmentation and adjustment, the latter stage providing a steps computer model of the objects represented (Yvart et al., 2005). Defining the quality of a three-dimensional representation of an object is a complex task when the connectivity relations between the points that form the cloud of points are unknown. The cloud of points is subject to pollution with unknown interference that are inherent to the acquisition process. These interferences can be eliminated or mitigated through filtering processes. The main objective of these processes is to filter the signals to improve signal quality according to performance criteria (Muller, 1992). This dissertation addresses the treatment of noise through adaptive filters. Many of these interferences change in the process of acquisition and can not be successfully mitigated through fixed digital filters: low-pass, high pass, band-pass (Manolakis et al., 2000). This dissertation focuses on a combination of two techniques for modeling surfaces of 3D objects: surface reconstruction by triangular meshes and parametric functions NURBS (Non-Uniform Rational B-Splines) (Farin, 2001; Anderson & Crawford-Hines, 2000, Roth & Boulanger, 1998). The adjustment of the parametric patches through cyclical Newton iteration is described. This iteration minimizes the distance between a mesh structure and patchesmetric (Elsäesser, 1998). The evaluation of boundary conditions for the relaxation of parametric functions over the entire surface is also demonstrated (Hoppe et al., 1992). These techniques are transformed into a joint special purpose computational tool for creating surfaces through a cloud of points. The performance of the applied method was a function of the precision of the adjustment and was metrologically compared with a standard system. The experiment showed that the software can be applied as a valid measuring instrument. _______________________________________________________________________________ RESUMEN / La reconstrucción tridimensional es una tarea no trivial que generalmente envuelve cinco etapas: adquisición, registro, integración, segmentación e ajuste, siendo esta última etapa a que proporciona o modelo computacional do objeto representado (Yvart et al., 2005). Definir a calidad de una representación tridimensional de un objeto es una tarea compleja cuando no son conocidas las relaciones de conectividad entre los pontos que componen la nube de pontos y, principalmente, cuando está se encuentra contaminada con interferencias desconocidas que están sujetas de modo inherente en el proceso de adquisición. Estas interferencias pueden ser eliminadas o atenuadas a través de procesos de filtraje. O principal objetivo da filtraje de señales es mejorar a calidad de la señal de acuerdo con un determinado criterio de desempeño (Muller, 1992). El presente trabajo aborda el tratamiento de ruidos a través de filtros adaptativos. Muchas de esas interferencias, que son encontradas en la nube de pontos, cambian en cada proceso de adquisición y no pueden atenuarse con suceso a través de filtros digitales convencionales: Pasa-bajas, pasa-altas o pasa-banda (Manolakis et al., 2000). Esta trabajo aborda a combinación de dos técnicas para modelar superficies de objetos 3D: a reconstrucción de superficies por mallas Triangulares e por funciones para-métricas - NURBS (Non-Uniform Rational B-Splines) (Farin, 2001; Anderson & Crawford-Hines, 2000; Roth & Boulanger, 1998). Del mismo modo son también descritos el ajuste de los parches para-métricos a través da iteración cíclica de Newton con el fin de minimizar la distancia entre a malla estructurada y los parches para-métricos (Elsäesser, 1998). Igualmente se describe a la evaluación de condiciones de frontera para la suavización de funciones para-métricas sobre toda la superficie (Hoppe et al., 1992). Estas técnicas se transforman conjuntamente en una herramienta computacional de propósito específico para a construcción de superficies a través de nube de pontos. El desempeño del método aplicado es evaluado en función de la precisión de ajuste obtenida y es comparada metrologicamente con un sistema estándar, permitiendo mostrar a través de un experimento que o software final sirva como un instrumento de medición.

O uso de assentos personalizados para cadeiras de rodas é recomendado para a prevenção de deformidades posturais, lesões cutâneas e limitação funcional de pessoas com deficiência. Esses assentos buscam aumentar a área de contato, diminuindo os picos de pressão sobre a pele e a deformação de tecidos profundos. Dado que cada usuário possui uma estrutura óssea particular, propõe-se desenvolver um processo de personalização desde a captura da geometria do paciente até a fabricação de um produto final. O método proposto ocorre através de Digitalização Tridimensional, utilização de sistemas de CAD/CAM para a reconstrução digital da geometria do usuário e posterior Usinagem CNC diretamente de espumas flexíveis de poliuretano. A metodologia aplicada partiu da análise dos processos de digitalização tridimensional, avaliando precisão, tempos e custos. Foram avaliados os métodos de Digitalização a Laser por Holografia Conoscópica, Digitalização a Laser por Triangulação, Digitalização com Luz Branca (Luz Estruturada), Digitalização Baseada em Fotografia e Digitalização por Contato. Analisaram-se espumas flexíveis de poliuretano de densidades 20 a 60 kg/m³, aprofundando o estudo na de 50kg/m³. Foram realizados ensaios de usinabilidade e determinados parâmetros de corte para as espumas. Após, usinaram-se protótipos e realizaram-se estudos de caso, com o acompanhamento de profissionais da saúde, utilizando as técnicas de mapeamento de pressão e termografia. Os resultados permitiram maior entendimento do comportamento das espumas flexíveis de poliuretano, bem como indicaram a viabilidade de sua usinagem CNC por meio de equipamentos e ferramentas convencionais. Puderam também ser observadas características específicas da digitalização de assentos, sugerindo a necessidade do uso de moldes de gesso para adequação postural do usuário. Tais moldes foram avaliados, apresentando variações de 3 a 4mm, devido ao processo manual. Os desvios ocorridos durante o processo de secagem, estabilizados em 24h, apresentaram a mesma ordem de grandeza. Os processos de digitalização tridimensional apresentaram precisões desde menores que 0,2 até cerca de 1mm, sendo que a usinagem CNC também correspondeu a este patamar. Foram recomendadas diretrizes para o fresamento das espumas flexíveis de poliuretano, as quais apresentaram comportamento contrário aos clássicos materiais de usinagem, de maior dureza. Sugere-se o uso de altas rotações (18000 a 24000 rpm), velocidades de avanço na ordem de 2000mm/min, com grandes profundidades de corte e grandes penetrações de trabalho. Os estudos de caso permitiram otimizar e validar o processo, gerando também diretrizes para a moldagem em gesso, visto que os assentos produzidos são cópias da geometria dos moldes. As análises termográficas ficaram em consonância com os ensaios de mapeamento de pressão, demonstrando a eficiência dos assentos personalizados. Tais assentos mostraram distribuir mais homogeneamente tanto a pressão quanto a temperatura, sugerindo menores riscos de lesão de pele para os usuários de cadeira de rodas. Espera-se que o processo proposto oportunize o tratamento de alto nível para pessoas com deficiência e que os assentos personalizados possam de fato levar ao usuário final a adequação postural, bem como o aumento do conforto e da qualidade de vida. / The use of custom seating for wheelchairs is recommended for prevention of postural deformities, skin lesions and functional limitations of people with disabilities. These seats intend to increase the contact area, reducing both the pressure peak on skin and the deep tissues deformation. Since each user has a particular bone structure, it is proposed the development of a customization process from the capture of patient geometry to the manufacture of a final product. The suggested method occurs through the three-dimensional scanning, the use of CAD/CAM systems for the digital reconstruction of user's geometry and later the CNC machining directly on flexible polyurethane foams. The applied methodology was based on the analysis of three-dimensional scanning processes, evaluating time, accuracy and costs. Methods of Laser Scanning by Conoscopic Holography, Laser Scanning by Triangulation, White Light Scanning (Structured Light), Photo-Based Scanning and Scanning by Contact were evaluated. Flexible polyurethane foams of densities from 20 to 60 were analyzed, making a profound study of the 50kg/m³ one. Machinability tests were performed and cutting parameters for foams were determined. Thereafter, prototypes were machined and case studies were accomplished, with health professionals assistance, using techniques of pressure and thermography mapping. Obtained results allowed a greater understanding of flexible polyurethane foams behavior and indicated the viability of its CNC machining by using conventional equipment and tools. Specific features of seats scanning could also be observed, suggesting the need of using plaster molds for the adjustment of user posture. These molds were evaluated, showing variations from 3 to 4 mm, due to the manual process. Occurred deviations during the drying process, which were stabilized in 24 hours, showed the same order of magnitude. Three-dimensional scanning processes showed accuracies from less than 0.2 to about 1 mm, and CNC also corresponded to this level. Some guidelines for flexible polyurethane foams milling, which behaved contrary to classical materials (tougher) machining, were recommended. The use of high spindle speeds (18000 - 24000) is suggested, feed rates in order of 2000 mm/min, as well as high depths of cut. Case studies allowed to optimize and validate the process, generating also plaster molding guidelines, since produced seats are copies of molds geometry. Thermographic analyses were consistent with the pressure mapping tests, demonstrating indeed that custom seats increase the contact area with the user. Such seats showed evenly distribute both pressure and temperature, suggesting lower risks of skin injury for wheelchair users. It is expected that the proposed process offers a high-level treatment for people with disabilities and that custom seats can actually lead an appropriate posture to the end user, as well as increase comfort and quality of life.

Orientador: Wu Shin-Ting / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Elétrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-17T00:55:23Z (GMT). No. of bitstreams: 1 SilveiraJunior_LuizGonzagada_D.pdf: 5188366 bytes, checksum: f96bd27ab9bd4ccc6af3d5865695dc14 (MD5) Previous issue date: 2005 / Resumo: Este trabalho aborda o problema de consistência de dados geométricos e topológicos no contexto de modelagem geométrica colaborativa, destacando o impacto do processamento distribuído sobre a robustez das operações geométricas e topológicas em cada transação em um ambiente computacional multiplataforma. A consistência é alcançada através de uma arquitetura fracamente acoplada, caracterizada por representações independentes das informações geométricas e gráficas dos modelos, e do emprego de algoritmos geométricos já consolidados em aplicações mono-usuário. Enquanto as informações geométricas são mantidas em um servidor dedicado, as respectivas representações gráficas são replicadas, renderizadas e exibidas localmente no espaço de trabalho de cada usuário. Assim, pode-se explorar individualmente os recursos dos equipamentos utilizados, através do ajuste dos parâmetros de renderização e visualização, sem degradar a robustez do sistema. No entanto, a separação dos modelos origina dois problemas: maior tempo de resposta em cada interação e a perda de consciência coletiva. Nós apresentamos um modelo de interação distribuída que evita a sobrecarga na comunicação, sem sacrificar a realimentação visual, através do uso de metáforas 3D. A perda de consciência coletiva é resolvida através de um conjunto de componentes de consciência coletiva e a reutilização de representações gráficas das metáforas 3D. Estes artefatos oferecem consciência de localização, perspectiva e proximidade aos participantes da colaboração. Um protótipo de modelador geométrico colaborativo, baseado na arquitetura fracamente acoplada e nos modelos de interação distribuída e consciência coletiva, foi implementado para validar nossa proposta / Abstract: This work tackles the consistency of geometric and topological data problems in the collaborative geometric modeling context, focusing on the robustness for each transaction that occurs in a multiplatform environment. We propose a loosely coupled system architecture in which geometric and graphical models are represented separately. The geometric information is kept in a dedicated server and handled through consolidated geometric algorithms, while their respective graphical representations are replicated, rendered and displayed in each end user workspaces. This allows, on the one hand, better use of the computational resources, through local adjustments of rendering and visualization parameters, without loss the robustness. On the other hand, two problems may arise: longer response time in each interaction and lost of group awareness. We present a distributed interaction model, in which the overload of the network may be avoided without sacrificing the visual feedback, through a set of 3D-metaphors. The group awareness is achieved by a set of awareness components and the reuse of graphical representations of the 3D-metaphors. They show to be very powerful in providing the awareness of the location, perspective, and proximity to the co-workers. A collaborative geometric modeller prototype, based on loosely coupled architecture and interaction and group awareness models, has been implemented to validate our proposal / Doutorado / Engenharia de Computação / Doutor em Engenharia Elétrica

Submitted by Renata Lopes (renatasil82@gmail.com) on 2017-03-07T18:04:21Z No. of bitstreams: 1 andersonrodriguesvilela.pdf: 2655626 bytes, checksum: b233ef23724d3641c02160696e068e5f (MD5) / Approved for entry into archive by Adriana Oliveira (adriana.oliveira@ufjf.edu.br) on 2017-03-10T12:22:16Z (GMT) No. of bitstreams: 1 andersonrodriguesvilela.pdf: 2655626 bytes, checksum: b233ef23724d3641c02160696e068e5f (MD5) / Made available in DSpace on 2017-03-10T12:22:16Z (GMT). No. of bitstreams: 1 andersonrodriguesvilela.pdf: 2655626 bytes, checksum: b233ef23724d3641c02160696e068e5f (MD5) Previous issue date: 2008-08-13 / CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / A reconstrução de superfícies a partir de imagens bidimensionais é um problema presente em diversas áreas de conhecimento, tais como: reconstrução de órgãos ou partes do corpo humano a partir de tomografias; reconhecimento automático de caracteres; visão computacional para montagem e inspeção; processamento de imagens aéreas e de satélite para previsão do tempo, dentre outras. Em todos esses casos faz-se necessário um estudo detalhado sobre processamento de imagens e sobre a escolha correta da técnica de reconstrução a ser adotada, a fim de que se obtenha bons resultados. Apresenta-se neste trabalho um modelo de reconstrução de superfícies baseado numa técnica de reconstrução tridimensional através de luz estruturada. Utiliza-se uma fonte de luz retilínea incidindo sobre os objetos da cena como luz estruturada e aplica-se movimento controlado aos objetos fazendo com que suas superfícies sejam varridas por essa luz. Através das imagens captadas por uma câmera da projeção da luz estruturada sobre os objetos, faz-se a reconstrução de suas superfícies O modelo é validado através de uma metodologia proposta utilizando imagens sintéticas obtidas via simulação computacional e imagens obtidas via ensaio experimental. Resultados da identificação de diversas superfícies tridimensionais são apresentados em exemplos de aplicação. / The surfaces reconstruction from two-dimensional images is a problem present in various areas of knowledge, such as reconstruction of organs or parts of the human body from tomography; automatic recognition of characters; computer vision for assembly and inspection, processing of aerial and satellite images for weather forecast, among others. In all these cases it is necessary detailed studies on image processing and the right choice of the technique of reconstruction to be adopted in order to achieve good results. It is presented in this work a model for reconstruction of surfaces based on a technique of three-dimensional reconstruction through structured light. The technique employs a source of straight light focused on the objects of the scene as structured light and applies controlled movement to the objects allowing their surfaces to be swept by that light. Through images captured by a camera containing the projection of the structured light on the objects, the surfaces are reconstructed. The model is validated through a methodology proposed using synthetic images obtained by computer simulation and images obtained by experimental test. Results of the identification of various three-dimensional surfaces are presented as examples of application.

[pt] O presente trabalho investigou a dispersão de poluentes na forma de gases e material particulando provinientes de uma chaminé sujeita a ventos transversais. Os campos de concentração, velocidade e temperatura foram determinados através numérica das equação de conservação de massa, quantidade de movimento linear, energia e espécie química nas suas formas tridimensionais para regime permanente. Os efeitos da força de empuxo devido aos gradientes de temperatura foram considerados através da solução simultânea das equações de quantidade de movimento linear e energia.O escoamento foi considerado parabólico na direção principal e foi utilizado o modelo k--e de turbulência. O modelo desenvolvido neste trabalho, incorporou os efeitos produzidos pelo campo gravitacional para o caso de material particulado. Os campos de concentração obtidos, apresentam boa concordância com os resultados do Modelo de Pluma Gaussiana. Um estudo paramétrico revelou a influência das razões de velocidade e temperatura entre gases da emissão e o vento sobre os campos de concentração, velocidade e temperatura. A velocidade de deposição das partículas também mostrou influência sobre o campo de concentração. / [en] The present work numerically investigated the dispersion of pollutants in the form of gases or particulate matter emitted from a single stack subjected to horizontal winds. The concentration, velocity and temperature fields were determinate by the solution of the equations governing the conservation of mass, linear momentum, energy and chemical species for steady-state, three-dimensional flow conditions. Buoyancy effects due to temperature gradients were considered by the simultaneous solution of the linear momentum and energy equations. The flow was considered to be the parabolic in the principal direction and the K-E Turbulence Model was employed. The model developed accounted for gravitational setting of particulate matter. The predictions for the concentration field the influence of the wind-to-discharge velocity and temperature ratios on the concentration, velocity and temperature fields. The particle settling velocity was also shown to influence the concentration field.